HISTORIA DE LA TERMODINÁMICA
En 1.968, Thomas Savery patenta la primera máquina con la que se obtiene trabajo a partir de un vapor de agua.
La máquina fue utilizada para elevar agua desde el fondo de las minas
Consistía en un cilindro conectado mediante una tubería a la fuente de agua a extraer; el cilindro se llenaba de vapor de agua, se cerraba y se enfriaba.
Cuando el vapor se enfriaba mediante un chorro de agua fría, se producía un vacío que permitía el ascenso de agua.
El vapor era suministrado por un horno que disponía de dos calderas, una para calentar el agua y otra para producir el vapor.
Esquema de la máquina Atmosférica de Thomas SaveryEn 1.960
Denis Papin fue el primero que tuvo la idea de que un pistón podía moverse dentro de un cilindro aunque no pudo llevarse a cabo
Hasta que Thomas Mewcomen consiguió mover el pistón dentro de un cilindro mediante la presión atmosférica gracias al vacío creado por la condensación de un vapor de agua.
Con la máquina de Newcomen comienza la historia de las máquinas térmicas.
Esta máquina fue construida en 1.712 y funcionó hasta 1.770 en que fue superada por la máquina de James Watt.
Thomas Savery Máquina de Newcomen Historia de la Termodinámica
¿QUE PODEMOS DECIR QUE ES TERMODINÁMICA?
La termodinámica es la ciencia de la energía; la palabra termodinámica viene de las palabras griegas therme que significa calor y dymanis que significa fuerza.
En las diversas descripciones teóricas de la termodinámica, estas leyes pueden expresarse en formas aparentemente diferentes, pero las formulaciones más destacadas son las siguientes:
La ley cero de la termodinámica establece que “si dos sistemas termodinámicos que están en equilibrio térmico con un tercero, también están en equilibrio entre sí”.
La primera ley de la termodinámica o ley de la conservación de la energía. Este principio establece que “La energía total de un sistema aislado ni se crea ni se destruye, permanece constante”.
La segunda ley de la termodinámica establece que la cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse. De esta ley se extrae que no existe la eficiencia del 100% de una máquina térmica. También se extrae que no todos los procesos termodinámicos son reversibles.
La tercera ley de la termodinámica establece que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto (0 kelvin).
En 1.763, Watt se sorprendió al ver el enorme desperdicio de vapor que se daba en la máquina de Newcomen
Seis años después, Watt patentó su máquina de vapor que superaba a la de Newcomen en la velocidad del pistón y en su menor consumo de combustible
La máquina de Watt incorporaba un autoregulador de velocidad denominado regulador de bolas, actualmente símbolo de la Ingeniería Industrial
oseph Black (1728-1799) fue el primer científico que intentó determinar la naturaleza del calor. Black distinguía entre calor (cantidad de energía) y temperatura (nivel térmico).
Posteriormente se admitió que todos los cuerpos en las mismas condiciones de calor y frío, deberían tener la misma temperatura.
Black observó, también, que cuando una sustancia cambia de estado desaparece una cierta cantidad de calor y reaparece cuando se produce el cambio de estado opuesto. Este calor fue denominado calor latente. James Watt Máquina de Watt, hacia 1.768 Joseph Black Regulador de bolas Historia de la Termodinámica
Clausius posiblemente fue el primero en darse cuenta de la existencia de dos principios básicos: el Primero y el Segundo Principio de la Termodinámica.(1848)
El primer libro de texto de Termodinámica lo escribió Rankine en 1.859, aunque es el libro de Clausius de 1.864 donde aparece por primera vez una formulación completa.
El segundo principio de la termodinámica nace de la publicación de Sadi Carnot en la que trata de explicar cómo el calor produce trabajo en las máquinas: la producción de trabajo se debe al paso de calor desde una temperatura elevada (caldera) a otra más baja (refrigerante)
El último tercio del siglo XIX se realizan grandes descubrimientos y se plantean muchas teorías: en 1.860 Guldberg y Waag enuncian la ley de acción de masas
1.869, Andrews descubre el estado crítico líquido-vapor y Mayer y Mendeleiev introducen la tabla periódica de los elementos, que da auge a la teoría atómica. En 1.875 publica Gibbs su “teoría del equilibrio de sistemas heterogéneos y reactantes” e introduce los potenciales termodinámicos energéticos.
Dmitri Mendeleyev C. M. Guldberg y Peter Waag Primitivo motor Otto de cuatro tiempos Nicolaus August Otto Julius Robert Mayer En 1.876, Otto construye su primer motor de explosión y lo presenta en la exposición de Paris de 1.878